[發明專利]用于建立轟運類飛機燃油質量特性數據庫的標準設計工況確定方法

有效

• 申請號: 201110232581.8
• 申請日: 2011-08-15
• 公開（公告）號: CN102254041A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 楊朋濤;張兵
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06F17/50
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 梁瑞林

1.用于建立轟運類飛機燃油質量特性數據庫的標準設計工況確定方法，標準設計工況包括地面標準設計工況和空中標準設計工況，其特征在于，確定的步驟如下：

1.1、確定地面標準設計工況：

1.1.1、劃分地面設計工況：在飛機處于地面停機狀態、不包含燃油的標準裝載情況下，按照載油量由零油至滿油平均劃分為n個工況，n＝6～10，第一地面設計工況為零油狀態，最后一個地面設計工況為滿油狀態；

1.1.2、獲取各地面設計工況的油箱容腔變形模型：

1.1.2.1、獲取油箱型架容腔模型的外包絡面：根據油箱型架三維數字模型，提取油箱型架容腔模型，同時，在油箱型架容腔模型的基礎上，提取油箱型架容腔模型的外包絡面；

1.1.2.2、確定各地面設計工況下的載荷數據：按照地面壓力加油狀態進行燃油重量分布計算，確定燃油載荷數據，根據油箱型架三維數字模型獲取油箱結構載荷數據，燃油載荷數據和油箱結構載荷數據共同構成地面設計工況下的載荷數據；

1.1.2.3、進行各地面設計工況下油箱變形分析：建立油箱型架三維數字模型的有限元模型，根據各地面設計工況下的載荷數據進行結構變形分析，得到包含節點初始坐標和變形位移的結果文件；

1.1.2.4、獲取各地面設計工況下油箱容腔變形模型：根據上述結果文件提取各地面設計工況下油箱型架容腔模型外包絡面上節點的初始坐標和變形位移；以此為基礎，構造各地面設計工況下油箱容腔模型外包絡點云數據，對點云數據進行擬合得到變形后的油箱容腔模型包絡面，并在此基礎上構造出各地面設計工況下油箱容腔變形模型；

1.1.3、計算各地面設計工況下油箱容腔變形模型的容積誤差代數和：

針對第一地面設計工況下的油箱容腔變形模型，以m+1個水平面將油箱容腔變形模型的容積由零油到滿油平均分成m份，m＝10～20，得到m+1個油平面；用得到的m+1個油平面分別切分第二至最后一個地面設計工況下的油箱容腔變形模型，分別得到各油平面以下第一地面設計工況油箱容腔變形模型的容積與第二至最后一個地面設計工況下的油箱容腔變形模型的容積之差的絕對值，上述絕對值組成一個n-1行、m+1列的絕對值矩陣M_i，j，i＝1，2，......n-1，j＝1，2，......，m+1，其中M_1，1表示第一個油平面下第一地面設計工況油箱容腔變形模型的容積與第二地面設計工況油箱容腔變形模型的容積差值的絕對值，M_n-1，1表示第一個油平面下第一地面設計工況油箱容腔變形模型的容積與最后一個地面設計工況油箱容腔變形模型的容積差值的絕對值，M_1，2表示第二個油平面下第一地面設計工況油箱容腔變形模型的容積與第二地面設計工況油箱容腔變形模型的容積差值的絕對值，M_1，m+1表示第m+1個油平面下第一地面設計工況油箱容腔變形模型的容積與第二地面設計工況油箱容腔變形模型的容積差值的絕對值；計算絕對值矩陣M_i，j的各元素之和作為第一地面設計工況下油箱容腔變形模型的容積誤差代數和，記為Q₁；按照上述方法，分別得到第二地面設計工況至最后一個地面設計工況油箱容腔變形模型的絕對值矩陣，然后計算得到第二地面設計工況油箱容腔變形模型的容積誤差代數和Q₂至第n地面設計工況油箱容腔變形模型的容積誤差代數和Q_n；

1.1.4、選擇地面標準設計工況：

找出Q₁～Q_n的最小值，以該最小值對應的地面設計工況作為地面標準設計工況；

1.2、確定空中標準設計工況：

1.2.1、劃分空中設計工況：在飛機處于空中巡航狀態、按照飛機總重量由空機重量至最大起飛重量平均劃分為p個工況，p＝8～12，第一空中設計工況為空機狀態，最后一個空中設計工況為最大起飛重量狀態；

1.2.2、獲取各空中設計工況的油箱容腔變形模型：

1.2.2.1、獲取油箱型架容腔模型的外包絡面：根據油箱型架三維數字模型，提取油箱型架容腔模型，同時，在油箱型架容腔模型的基礎上，提取油箱型架容腔模型的外包絡面；

1.2.2.2、確定各空中設計工況下的載荷數據：按照空中正常耗油狀態進行燃油重量分布計算，確定燃油載荷數據，根據油箱型架三維數字模型吹風載荷數據獲取油箱結構載荷數據，燃油載荷數據和油箱結構載荷數據共同構成空中設計工況下的載荷數據；

1.2.2.3、進行各空中設計工況下油箱變形分析：建立油箱型架三維數字模型的有限元模型，根據各空中設計工況下的載荷數據進行結構變形分析，得到包含節點初始坐標和變形位移的結果文件；

1.2.2.4、獲取各空中設計工況下油箱容腔變形模型：根據上述結果文件提取各空中設計工況下油箱型架容腔模型外包絡面上節點的初始坐標和變形位移；以此為基礎，構造各空中設計工況下油箱容腔模型外包絡點云數據，對點云數據進行擬合得到變形后的油箱容腔模型包絡面，并在此基礎上構造出各空中設計工況下油箱容腔變形模型；

1.2.3、計算各空中設計工況下油箱容腔變形模型的容積誤差代數和：

針對第一空中設計工況下的油箱容腔變形模型，以m+1個水平面將油箱容腔變形模型的容積由零油到滿油平均分成m份，m＝10～20，得到m+1個油平面；用得到的m+1個油平面分別切分第二至最后一個空中設計工況下的油箱容腔變形模型，分別得到各油平面以下第一空中設計工況油箱容腔變形模型的容積與第二至最后一個空中設計工況下的油箱容腔變形模型的容積之差的絕對值，上述絕對值組成一個p-1行、m+1列的絕對值矩陣N_k，j，k＝1，2，......p-1，j＝1，2，......，m+1，其中N_1，1表示第一個油平面下第一空中設計工況油箱容腔變形模型的容積與第二空中設計工況油箱容腔變形模型的容積差值的絕對值，N_p-1，1表示第一個油平面下第一空中設計工況油箱容腔變形模型的容積與最后一個空中設計工況油箱容腔變形模型的容積差值的絕對值，N_1，2表示第二個油平面下第一空中設計工況油箱容腔變形模型的容積與第二空中設計工況油箱容腔變形模型的容積差值的絕對值，N_1，m+1表示第m+1個油平面下第一空中設計工況油箱容腔變形模型的容積與第二空中設計工況油箱容腔變形模型的容積差值的絕對值；計算絕對值矩陣N_k，j的各元素之和作為第一空中設計工況下油箱容腔變形模型的容積誤差代數和，記為S₁；按照上述方法，分別得到第二空中設計工況至最后一個空中設計工況油箱容腔變形模型的絕對值矩陣，然后計算得到第二空中設計工況油箱容腔變形模型的容積誤差代數和S₂至第p空中設計工況油箱容腔變形模型的容積誤差代數和S_P；

1.2.4、選擇空中標準設計工況：找出S₁～S_P的最小值，以該最小值對應的空中設計工況作為空中標準設計工況；

1.3、以地面標準設計工況和空中標準設計工況下的油箱容腔變形模型作為建立轟運類飛機燃油質量特性數據庫的基礎。